幂硬化材料中扩展裂纹尖端场的弹粘塑性分析

采用弹粘塑性力学模型,对扩展裂纹尖端的应力和应变场进行了渐近分析.假定应力和应变都具有r-δ(0<δ<1/2)的奇异性,推导出一种率敏感型的本构关系.通过量级分析,讨论了弹性、塑性及粘性三者的匹配条件.对Ⅲ型裂纹进行了具体的分析和计算,讨论了解的性质随各材料参数的变化规律.通过对动态解与准静态解的比较,表明了两者的统一性.当硬化系数为零时,本文的解便退化为Hui和Riedel的粘弹性解.     

粘弹性材料中动态扩展裂纹尖端场的分析

为了研究粘性效应作用下的动态扩展裂纹尖端渐近场,建立了粘弹性材料动态扩展裂纹的力学模型.在稳态蠕变阶段,弹性变形和粘性变形同时在裂纹尖端场中占主导地位,应力和应变具有相同的奇异量级,即(σ,ε)∝r-1/(n-1).通过渐近分析求得了裂纹尖端应力、应变和位移分离变量形式的渐近控制方程;采用靶法求得了Ⅰ型Ⅱ型动态扩展裂纹尖端的应力、应变的数值解.数值计算表明:裂尖场变化主要受材料的蠕变指数和马赫数的控制.通过对裂纹尖端场的渐近分析,为动态扩展裂纹的断裂判据提供参考依据.     

苯板外保温墙体裂缝分析及防治

苯板外保温体系由于其保温效果好、施工简便、造价低,目前在建筑节能工程中得到广泛运用,但是该保温体系面层的开裂一直是难以解决的难题。对苯板外保温系统的裂缝原因从设计、材料和施工等方面进行分析,提出了一些切实可行的预防措施应用于实际工程,使得外墙外保温裂缝得到了很好的控制。     

刚性一粘弹性材料界面Ⅱ型裂纹准静态扩展的渐近解

在准静态扩展条件下,研究了刚性-粘性材料界面Ⅱ型裂纹尖端场的分布问题.通过量级分析得出在粘性、弹性变形同时占主导地位时,应力、应变具有相同的奇异性量级.推导了问题的控制方程、界面连接条件,求得了裂纹尖端应力场的渐近解,讨论了材料参数对场分布的影响.由于在非稳态扩展中稳态场是占主导地位的,因而问题的研究方法可为工程实践问题的研究提供参考依据.     

嵌入非线性黏弹性材料弹性尖楔尖端的应力、应变场

套管损坏是石油工程研究中的重要问题之一,引起套管损坏发生的主要原因是在采油过程中油藏结构变化改变了原地应力场的分布以及不同岩层间界面的相对滑动.建立了以油藏隆起为尖楔嵌入非线性黏弹性材料的界面断裂力学模型.在平面应变条件下,通过奇异量级分析、运动方程和协调方程,推导出在尖楔尖端的非线性黏弹性材料中的控制方程.根据问题的边界条件和连续条件,通过数值计算得到了尖楔尖端连续的分离变量形式的应力、应变和位移场.数值计算表明,尖楔尖端场分布主要受材料的力学特性、地层倾角和摩擦系数的影响.模型阐明了套管剪切损坏力学机理,研究的结果为解决套管损坏问题提供了理论上的参考依据.     

刚性-黏弹性材料界面Ⅱ型动态扩展裂纹的尖端场

裂纹尖端渐近场的研究是断裂力学研究的重要课题之一．为了研究黏性效应作用下的界面动态扩展裂纹尖端渐近场,建立了刚性-粘弹性材料界面Ⅱ型动态扩展裂纹的力学模型;在稳态蠕变阶段,弹性变形和粘性变形同时在裂纹尖端场中占主导地位,应力和应变具有相同的奇异量级,即(σ,ε）∝ -1/r(n-1)．结合运动和协调方程,推导出黏弹性材料动态扩展裂尖场的控制方程．根据问题的边界条件和连续条件,通过数值计算,得到了裂纹尖端连续的分离变量形式的应力、应变和位移场．数值计算表明,裂纹尖端场主要受材料的蠕变指数n和马赫数M的控制,这为解决工程实践中所遇到的相应的问题和建立材料的破坏准则提供理论参考．     

泥岩本构方程的研究

在采油工程中,套管损坏经常发生在泥岩层和其他岩层的交界面处.在注水条件下,泥岩蠕变引起层间滑移是套管损坏的主要原因。因而研究泥岩的变形机理和建立泥岩本构方程是大庆油田急需解决的问题.因此,分析了泥岩的变形机理和考虑到在泥岩变形中非线性体积应变(应变率)的影响因素,应用弹粘性理论建立了一个泥岩的本构方程.在实验的基础上,讨论了粘性本构方程中参数在工程中的意义和含水率的关系:本构参数α具有Mohr＿Coulomb准则中摩擦角的物理意义,随着注水率的增加,α减少,材料的内摩擦阻力减小引起较大的变形,导致泥岩层的滑动.由本构方程得出在注水开发时应防止泥岩层浸水和降低泥岩的蠕变速度,避免岩层的滑动,减少套管损坏的发生.